如何在化工与制药专业课程设计中开展混合式教学

李奕帆

(郑州大学 化工学院 ， 河南 郑州 450001)

为助力新工科建设，培养具有国际视野的高水平工程人才，2018年教育部、工信部、中国工程院联合出台了卓越工程师教育培养计划的2.0版本。要求“全面落实学生中心、产出导向、持续改进的先进理念”“注重培养工科学生设计思维、工程思维、批判性思维和数字化思维”。

在工科专业培养方案中，工程类课程设计无疑是将上述理念落实到工程教育课堂，实现上述高阶能力培养目标的关键环节。由于课程设计的实践性强，课堂教学通常只是整个教学环节的一小部分，需要学生开展大量的自主学习，完全可以充分发展互联网学习的便利，使得课程设计采用混合式教学方式变得合理而必需。

然而，尽管混合式教学已在许多工科专业课程中进行实践并取得了成效，却鲜有在课程设计中实践的报道。

1 化工与制药专业课程设计情况

化工与制药专业是工程教育体系中举足轻重的专业大类，绝大多数工科院校都设立有相关专业。在课程设计开设方面，各大院校之间尽管存在差异(如课程名称、学分设置、开课时间等)，但基本都符合“一小一大”的双课程设计模式。其中“小”的部分以化工原理课程设计(下文简称“小设计”)为典型，侧重于具体的单元操作；“大”的部分是化工工艺设计或制药工程工艺设计(下文简称“大设计”)，侧重于整个工艺流程[1-2]。不论是哪种设计，学生都需要从做题的情境切换到工程实际的情境，综合运用专业基础课、制图、经济、安全环保等知识来解决复杂工程问题。教师在组织教学时，通常只有很少的面课学时，而将绝大多数时间交给学生，这一时间安排完全符合混合式教学的特点，具备了开展混合式教学的条件。然而，化工与制药专业的混合式教学仍主要见于理论课，实践课仅实验类得到了开发，而设计类则寥寥无几[3-5]。

2 设计类课程难以推行混合式教学的原因

设计类课程少有实施混合式教学的报道，并非缺乏尝试，而是源于以下问题。

2.1 时间安排过于集中

课程设计的学时通常以周来计算，学时强度通常为1学分/周。小设计通常1～2周不等，大设计通常2～5周不等。目前大部分院校选择在学时规定时间内集中完成课程设计，期间基本不安排其他教学环节，保证课程设计环节的纯粹性，同时简单明确地对应了学时要求。看似非常合理的安排，却几乎阻断了混合式教学的可能性。高强度地完成设计虽符合设计工作的规律，但这适合于训练有素的设计人员，并不符合教学规律。在短时间内，学生不仅要从设计小白起步，还需要完成相当繁重的设计任务，因而在此过程中对资料的翻阅大多是蜻蜓点水，没有静下来深入思考的余地，使得线上教学资源无用武之地。因此，在时间安排集中、工作强度极高的实践教学环节中，混合式教学难以施展具有必然性。

2.2 难以配套合适的线上资源

设计是实践性很强的教学环节，讲好课程设计贵在理论与实践结合，以理论指导实践。目前的主流线上资源形式为微课视频，非常适合具有系统章节的理论课知识点讲解，但用于课程设计的难度很大。以化工与制药专业为例，多数院校开设有化工设计理论课，该课程已是课程设计的先修课，使得实践课程再讲授通识和书本知识变成重复教学。另一方面，案例教学本为课程设计制作微课视频的最好途径，但由于真实设计案例(特别是图纸案例)的缺乏，导致教师手里只有错误百出、质量低下的学生作品而没有严谨规范的“样本”，从而难以实施。

2.3 具有混合式教学经验的教师数量有限

尽管“混合式教学”的提法已不新鲜，但国内对于混合式教学的探索还处在起步阶段。例如，线上资源本应是混合式教学的起点，但从课程建设类项目的考核而言，却常成了混合式教学的终点，使得视频跟见面课脱节，失去了“混合”意义。又如，一个好的混合式教学组织，需要结合线上平台精心设计过程性考核环节，但考核方式的深化改革目前只是刚刚起步，传统的课堂教学仍在大行其道，终结性考核在总成绩中所占的比例仍居高不下。而课程设计却是只能小班上课的环节，需要大量的教师参与，师资力量的匮乏严重制约了相关教学活动的开展。

3 课程设计实现混合式教学的若干方案

结合自己的教学实践，提出了一些实现课程设计混合式教学的方案。

3.1 拉长周期降强度，实现课程教学日常化

针对课程设计时间安排过于集中的问题，考虑牺牲该环节的纯粹性，将课程设计的周期拉长到一个学期甚至是一个学年，与理论课同步进行，实现课程教学日常化。参照实践课的通用学分制，以32学时为1学分，每周安排4～8学时为宜。或规定每周的集中学习时间，或放权学生自主安排时间学习，学生只需在教师设置的每周或每月节点完成工作量较小的线上任务即可，因此将有足够时间和精力学习线上资源，学习内容和深度便可大幅扩展。

3.2 与多门理论课对接，实现理论课实践课相互促进

前述拉长周期降强度的措施，尽管牺牲了课程设计的纯粹性，但实际上不利影响是很小的。因为课程可以藉此机会与同期进行的多门理论课对接。几乎所有的专业主干课均对课程设计具有强支撑。提前告诉学生相关的实践课题，实现课程设计-理论课的部分资源共享和部分作业整合，使得学生在学习专业主干课时获得更为明确的学习目标和更好的学以致用体验，同时几乎消减了课程设计学时跟平行课程的矛盾，切实减轻了学生负担。

3.3 与设计院紧密合作，打造高质量线上学习资源

课程设计存在线上资源配套难的问题。尽管能通过拉长周期、与理论课对接的办法取得一些现成的线上资源，但“拿来”的理论课资源大多存在与实践脱节的问题，打造属于课程设计特有的线上资源势在必行。为此，需要从教研室或学院层面与设计院加强合作，从各专业有偿取得少量、零星的资料，用于开发课程设计的代表性案例，以达到规范化演示的效果。有条件的单位，可聘请有丰富设计经验的高级工程师为兼职教授，直接参与微课视频制作，并通过见面课提前开展招聘宣传。这些微课视频不仅可用于混合式教学，还可用于课程设计师资力量培养，可谓一举多得。

3.4 全面开发线上平台功能，打造高质量见面课

混合式教学的前提是线上资源，但作为线上资源的载体，线上平台的运用才是决定混合式教学质量的根本。线上平台除规划资源如何使用外，更重要的功能是为课程的过程性考核提供方便，进而为高质量见面课提供方便。在混合式教学中，见面课必须与成绩挂钩，且需要学生调用线上学习的知识，才能实现高阶能力培养。由于见面课需要采集每位学生的成绩，工作量巨大，会严重影响课堂的信息量和流畅度，必须有相当的功能由线上平台代替教师来完成。因此，线上平台的两大功能值得充分重视。①限时随堂测试。题型采用选择、判断等客观题，利用平台推送题目、判卷和统计成绩，教师可在测试结束后立即了解到做答情况并进行讲评。②分组讨论(答辩)。可利用平台中的“项目式学习(PBL)”功能完成学生的组队、作品上传和分项打分，以团队与个人相结合的办法，高效解决“一对一”采集成绩的难题。上述功能笔者已在超星“学习通”平台上连续测试了2学年4个教学班(每学年大设计和小设计各1个班)，遇到疫情管控、必须进行线上直播时也完全能实施，网络“见面课”也能做到生动有趣、高效互动，得到学生广泛好评。

3.5 以指导竞赛为抓手，加强教师队伍建设

全国大学生化工设计竞赛和制药工程设计竞赛是化工与制药类专业久负盛名的竞赛，具有普及面广、水平高、比赛制度公平等优点。设计竞赛的准备作品时间为每年的3—7月，赛区决赛和总决赛时间通常在7—8月，完全可以和大设计同步进行。有许多高校已将当年的设计竞赛题目作为大设计的题目，比赛和课程设计双管齐下。由于比赛要求比课程设计高很多，教师指导竞赛、作为评委参评会有机会收藏优秀参赛作品，了解常见“坑点”，并将这些内容有机融入线上资源和见面课讨论中。近年来已亲身体会到指导竞赛给青年教师带来的巨大提升，也希望更多有才华的青年教师踊跃加入指导竞赛的队伍中去。

4 结语

课程设计作为化工与制药专业的重要实践类课程，其教学环节具有以学生为中心的鲜明特征，具备开展高效混合式教学的潜在条件，但受开课时间集中、线上资源匮乏、师资力量薄弱的限制，尚未有相关的实施报道。在此背景下，课程设计需要拉长周期降强度、多与理论课对接，需要院系与设计院充分合作，需要教师多从设计竞赛取经，精心储备案例式视频资源，综合利用线上平台的测试、讨论等平时成绩功能，才能真正将课程设计的混合式教学付诸实际，助力卓越工程师教育培养计划2.0取得更大实效。